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ANSYS POLYFLOW——专业聚合物成型分析

ANSYSPOLYFLOW专用于粘弹性材料的流动模拟,集成了当今最新、最完善的运算法则,适用于塑料,树脂等高分子材料的挤出成型、吹塑成型、热成型、纤维纺丝、层流混合、涂覆成型、模压成型等加工过程中的流动及传热和化学反应问题。作为一款专业的聚合物加工和玻璃成型模拟软件,多年来在模拟粘弹性流动方面始终领先于其他软件。

聚合物、玻璃甚至是食品和金属材料在加工成型过程中呈现出非常复杂的非线性行为。在制造开始之前,精确评估每种材料的性能,需要量身定做的软件,能包含适当的材料属性模型,有能力精确捕捉流体域的变形,有稳健的求解器。


ANSYSPOLYFLOW专用于粘弹性材料的流动模拟,集成了当今最新、最完善的运算法则,适用于塑料,树脂等高分子材料的挤出成型、吹塑成型、热成型、纤维纺丝、层流混合、涂覆成型、模压成型等加工过程中的流动及传热和化学反应问题。作为一款专业的聚合物加工和玻璃成型模拟软件,多年来在模拟粘弹性流动方面始终领先于其他软件。


研发更好的包装


包装对保护产品受损坏很重要。借助ANSYS POLYFLOW展开虚拟样机试验能模拟制造工艺过程。通过运算结果配合ANSYS显示动力学软件和ANSYS Mechanical,研发团队能评估和测试一个设计行为和耐久性。这样就可以在设计或制造阶段或在这两个阶段能采取正确的行动来快速和经济的设计更轻和性能更好的包装。


增加挤出生产线效率


为了满足市场需求的更高更严的标准,一些公司借助反复试验方法来挤出、共挤出塑料和橡胶异型材。这种方法耗时长,时间成本大,并且能对环境产生较大负面影响。ANSYS POLYFLOW独一无二的逆向口模设计能力,可以让挤出生产线大大地减少反复试验的次数,将反复修模-开模次数由七次减少到两次。通过对聚合物在模具内部的流动可视化分析可以快速诊断不愿出现的问题。

通过数字材料库改善性能


ANSYS POLYFLOW分析各种工艺中应用到的新塑料和橡胶的行为,如挤出成型、吹塑成型、热成型、纤维拉丝、薄膜流涎等。并通过比较不同材料原型,考查哪些能匹配或超过现有或竞争性材料。用户可以反向设计一种树脂材料,能最大化终端产品性能并且最小化成本和对环境的影响。


ANSYS POLYFLOW优势:


内含丰富的粘弹性材料库

支持大变形的稳健网格技术

自动探测部件接触的功能

内含优化功能

内含专家系统,自动对问题设置进行指导

集成在ANSYS Workbench下,易用的参数化和优化功能



功能特色

求解器和数值算法


复杂的流变学行为,热相关性材料行为,大变形行为(如口模膨胀、吹塑成型、热成型、玻璃模压成型等)都是固有非线性。为了满足这些挑战,ANSYS POLYFLOW采用有限元算法和稳健的求解器。通过随意的欧拉-拉格朗日变形网格技术能容易的调整适应变形边界。

Polyflow高级数值技术能模拟非线性行为:轮胎工业中口模处速度分布大的由于应变松弛导致的口模胀


粘弹性和复杂流变


诸如塑料、橡胶、玻璃、金属、食品材料和混凝土的流动特性跟材料本身和其加工特性相关,比如剪切速率和受热历程。POLYFLOW提供了很过材料特性模型,包括广义牛顿流体Power, Bird-Carreau, Cross law和粘弹性模型,如Giesekus–Leonov, PTT、pom-pom等。这些模型能精确模拟在一些挤出成型工艺中的大口模胀大现象或在成型薄膜流涎和纤维拉伸应用中遇到的拉伸行为。


接触侦测


制造成型工艺常常包含发生在工具和材料之间的接触行为。所以模拟必须能精确侦测在变形材料和模具或其他工具之间的接触,以及在接触前后在力学和热条件上的变化。POLYFLOW结合了高级非线性接触侦测算法和稳健的自适应网格重划分技术来自动解决这些挑战。它也可计算模具的运动。

Polyflow在优化设计中能考虑材料接触


网格重叠技术


单螺杆和双螺杆挤出机是几何形状很复杂的设备,在其内部流体区域连续发生着变化。发生在流体与料筒或旋转螺杆之间的热和力学交互作用对获得高质量挤出机是非常重要的。ANSYS网格重叠技术(MST)能非常方便地建立虚拟挤出机,在3D环境下模拟完全填充得螺杆机。分散式和分布式混合模拟加上粒子追踪和统计分析能定量比较不同的挤出机和混合设备性能及效果。


杆挤出机应用中MST能考虑复杂的热和力学交互作用




非线性热效应包含辐射


POLYFLOW包含考虑粘性生热模型能侦测聚合物材料的材料降级恶化和橡胶硫化的不良状态。精确模拟高温成型工艺过程,如玻璃成型,需要用到高级非线性材料特性,精确的附属预测(如DO辐射模型)和Narayanaswamy模型来考虑材料在冷却过程中的应力松弛现象。


非线性热效应分析,尤其当温度分布不均匀时特别重要


滑移网格技术(Sliding Mesh)


网格滑移技术(Sliding Mesh)作为网格重叠技术(MST)的有效替代方法来模拟网格运动模型。对于运动件和静止区域各有独立网格时,网格滑移技术非常实用,比如单螺杆挤出机等包含旋转运动部件的模型,设置过程更精简,计算结果更加准确。


内嵌专家系统


软件中内嵌式专家系统能对模型的问题的设置和收敛提供数值指导方案,当一个计算一旦完成,专家系统将对失败的分析进行诊断,指出错误的原因和改善建议;对计算成功的分析,提供若以后遇到类似问题计算时能促进收敛,加快计算速度的相关建议或提示。


流固耦合


Polyflow包含一个固有的流固耦合FSI能力用通过一种完全耦合方式来分析在流动材料和周围固体之间的热机械交互作用。如果在弹性区域内发生大变形情况时,网格分辨率能自动细化一提高计算结果精度。


优化和设计优化


设计最佳的设备和成型工艺包含对多重设计的评估和对流动参数和几何参数的优化。借助ANSYS Polyflow我们可以将任何一个标量声明为一个优化变化,这些量可以是流变参数,边界条件和网格位移。然后利用内置的优化算法来最小化或最大化基于输入参数定义的目标函数实现优化。


典型应用


吹模



热成型


挤出成型


纤维拉丝


线缆涂覆